土的变形与地基沉降资料清楚明了

李新乐土木建筑工程学院第四章土的变形性质与地基沉降计算1土的压缩性试验土的压缩性指标地基沉降计算本章主要内容：24.1概述自重应力压缩趋于稳定附加应力导致地基土体变形体积变形由正应力引起，会使土的体积缩小压密，不会导致土体破坏形状变形形状变形主要由剪应力引起，当剪应力超过一定限度时，土体将产生剪切破坏本章讨论重点3一、土的压缩压缩(compression)：土在压力作用下，体积将缩小，这种现象称为压缩。土的压缩性(compressibility)：是指土在压力作用下体积缩小的特性。4.2土的压缩及压缩指标4压缩量的组成：固体颗粒的压缩土中水的压缩空气的排出水的排出占总压缩量的1/400不到，忽略不计压缩量主要组成部分说明：土的压缩被认为只是由于孔隙体积减小的结果无粘性土粘性土透水性好，水易于排出压缩稳定很快完成透水性差，水不易排出压缩稳定需要很长一段时间5二、土的压缩指标为了研究土的压缩特性，通常需要进行试验室内固结试验(consolidationtest)现场原位试验（荷载试验、旁压试验）(in-sitetest)6侧限压缩试验亦称固结试验。所谓侧限，无侧向变形。室内压缩试验采用的试验装置为压缩仪(下图)。土的压缩是由于孔隙体积减小，所以土的变形常用孔隙比e表示。1.室内压缩试验－侧限压缩试验7压缩仪ELE公司8WG型系列单杠杆固结仪(南京土壤仪器厂)9K0固结仪、气压固结仪固结仪(南京土壤仪器厂)10刚性护环加压活塞透水石环刀底座透水石土样荷载注意：土样在竖直压力作用下，由于环刀和刚性护环的限制，只产生竖向压缩，不产生侧向变形。压缩仪示意图11试验步骤:用环刀切取试样。在进水石顶部放一加压上盖，施加压力。安装一只百分表用来量测试样的压缩。12室内压缩试验过程模拟P113室内压缩试验过程模拟p214室内压缩试验过程模拟p3h可以测量高度的变化，如何转变成孔隙比的变化?152.e-p曲线研究土在不同压力作用下，孔隙比变化规律。Vv＝e0Vs＝1h0/(1+e0)h0Vv＝eVs＝1h1/(1+e)ph1s假定条件：整个过程中土粒体积和底面积不变。p16VsoVvoAVs1Vv1A

h0

h1h加压前e0加压后e117一般地，18p1，p2，p3，…h1，h2，h3，…e1，e2，e3，...根据不同压力p作用下，达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线。19ee1e2p1p2pa称为压缩系数（coefficientofcompression），单位1/KPa，或1/MPa203、强室内弓试验曲过程毛曲线室内献试验月视频214、压锋缩系数a是表足征土殿压缩安性的参重要耀指标或之一e~p曲线途越陡膏，a就越士大，萄土的锤压缩艘性越蠢高e~蚂p曲线越既平缓，a就越小幅，土的裤压缩性赖越低22说明：压缩曲圾线不是堂直线，版即使是泥同一种约土，其史压缩系鸭数也不始是常量。工程上谈为了便驶于统一场比较，融习惯采肚用10铁0k予pa拘～2哀00服kp呼a范围的压缩颜系数a1-傍2来衡量葵土的压阴缩性的引高低我国《建筑地属基基础脖设计规舟范》规定警：a1-莲2<0疯.1仿M湾Pa-1时，低醉压缩性详土0.1敞≤a1-南2<0.爆5M喇Pa-1时，中传压缩性回土a1-2≥0眠.5部MP赵a-1时，辩高压够缩性妹土235、影压缩游指数宴与回肤弹再磨压缩练指数在较毁高的斧压力稀范围北内，蛇压缩站曲线疼近似寻为一令直线腿。压缩指就数24Cc与土油的压网缩性a的关蜘系e~l宗gp曲线越稻陡，Cc就越叶大，谱土的夕压缩轨性越层高e~l泉gp曲线越状平缓，Cc就越未小，叼土的秩压缩狼性越集低a：随兽所取馅的初始崖压力及压力奴增量的大治小而绸异。Cc：在较工高压力差范围内侍是常量抬，不随压略力而变。25土体如营果承受英到比现受在大均的压弯力，其压义缩性将右降低，西也就是食说土的学应力历象史对压担缩性有古很大影出响。回弹开指数软土地基加固266、其尿它压缩桑性指标体积压参缩系数mv（c胞oe落ff清ic物ie繁nt正o祥f态vo镜lu搞me冶c搅om革pr忌es骡si摄bi甜li族ty晋）单位应货力作用卖下单位姜体积的远体积变令化。初始徒孔隙头比27固结误系数Cv（cm2/s织）可根据旷固结试璃验结果拔绘制试劝验压缩胡量与时捆间平方洁根的关跃系曲线世，测定秆土的固匹结系数捐，它是土的单诸向固结发理论中扒表示固咱结速度除的一个桃变形特厕性指标。284.3土的模慢量指标压缩椒模量Es:mod骨ulu斑sof精c摘om纹pr坛es亡si税on变形模揪量:mo俱du汤lu悄s来of滋d笋ef屑or分ma我ti离on弹性恼模量:el永as诉ti栏c街mo辩du饼lu补s/Yo球un码g’秩s客mo登du里lu叮s291、压慌缩模量（mo宿du傻lu手s喷of愉c定om对pr丹es其si孔on）土体在侧限条件哄下，昏竖向附加追压应赤力与竖俘向应连变之乒比(MPa)。其大映小反映裕了土愁体在劳单向素压缩举条件某下对蔽压缩拌变形货的抵撤抗能医力。要求炊掌握302、侄变形墨模量表示换土体亩在无侧链限条砖件下应碎力应邀变之志比，孩相当致于理想按弹性校体的肾弹性稿模量。其大小反映眼了土葡体抵抗弹冠塑性变扣形的能力载。31变形模泽量与压生缩模量众关系32试验敏方法怪确定蚀土的胀变形逃模量确定真变形遍模量现场试验室内试验荷载试验旁压试验三轴试验荷载试须验浅层平板荷载试验shallowplateloadingtest深层平板荷载试验Deepplateloadingtest33现场仆载荷番试验是在工絮程现场敬通过千味斤顶逐昏级对置熟于地基雀土上的隆载荷板墙施加荷唱载，观宰测记录疑沉降随爸时间的郑发展以毫及稳定示时的沉忆降量s，将上述峰试验得紧到的各把级荷载柜与相应控的稳定袭沉降量密绘制成p-s曲线暗，即辈获得扑了地蛇基土避载荷翁试验踩的结厕果。1－床承压库板塌2－抓千斤赔顶叮3已－百确分表铃4－宝平台鸦5矩－支叙墩务6－膜堆载地基土洪现场载消荷试验冤图34反压较重物反力梁千斤顶基准梁荷载板百分表35载荷试响验观测搬标准：每级加娘载后，吓按间隔辰10、现10、鹊10、煮15、奸15、判30分您钟读数色，当连屯续2个止小时内蹄，每1拖个小时胃的沉降肌量小于妻0.1mm时，时可加悼下一销级荷练载；当出肚现承磨压板炉周围井土有航明显染的侧向挤或出或发宰生裂纹时、当沉降s急剧植增大时、当捞某一级滤荷载24只小时骑不能丝式达到醋稳定览标准两时，尘即可义终止鸭加载抄；隙（此田前一诞级荷卧载为极限千荷载）s/b0.犁06可终止元加载。363、奋弹性涂模量定义帖：土箭体在无侧均限条件下瞬时坟压缩的应力旁应变模秤量。即初尤始切轨线模垄量。374.4地基变须形沉降se昆tt樱le雷me宵nt：在附加候应力堪作用下，度地基挪土产去生体太积缩雄小，振从而旅引起渐建筑歉物基亏础的隶竖直良方向蒜的位刚移（点或下三沉）归称为沉降偿。固结塔(co插ns看ol裂id廊at吗io驶n)：土体在访压力作每用下，维压缩量厘随时间增纱长的过臣程。38在外荷弦载作用惰下地基牢土层被何压缩达到备稳定约时基础底射面的沉处降量称为地桂基最终拨沉降量地基味各部工分垂本直变休形量贸的差悬值称附为沉降皮差。如果地蛙基土各什部分的症竖向变柴形不相精同，则江在基础耗的不同且部位会泪产生沉挡降差，军使建筑渔物基础肺发生不均匀茫沉降。394.拍5地基呼变形伟的计约算方灵法：一、弹性血变形理京论法二、分信层总言和法三、规范助修正公飞式法重点掌握40一、弹性呼理论贷法b-矩形渴荷载仁的宽弓度或减圆形客荷载杀的直答径(m)p-地基乡丰表面敢均布丢荷载kp诸aE0-地基土激的变形灰模量Mpa41分层抖总和乳法概辉述工程惜计算允地基佩的沉蹄降时野，在沃地基上可能残产生纠压缩久的土回层深荡度内毯，按杏土的轧特性岗和和爽应力忍状态温的变终化将荣地基野分为稍若干遣层，假定帽每一替层土盗质均某匀且肚应力漠沿厚置度均望匀分搅布，然后择对每一电土层分乏别计算遮其压缩简量，最氧后将切各分盆层的栽压缩凝量总和起来，棕即得地鹿基表面石的最终给沉降卫量。多深合睬适呢？二、分层佳总和法巩－应力风比法lay移erw舟isesum键mat戏ion裂me鞠tho肺d重点掌修握421）廊地基伴土为择一均挨匀、紫等向武的半昨无限判空间遵弹性杠体，蛛简称均质辜弹性疾体。2）地涛基土的辜变形条扮件为侧限妖条件，采眨用的要指标扬为完亏全侧器限条眼件下优的压性缩性往指标郊。3）违采用基底贤中心血点下的附加绳应力计算取地基押的变胞形量妄。分层总紫和法几叔点假设耍：－掌握43分层总龄和法简山介压缩层踪蝶的概念碗及确定工程中宇通常是贝按照附加殃竖向乐应力谢与自符重应刺力之循比确坡定压馋缩层裹的厚豆度。一般五粘土软粘土44分层总色和法基咽本思路将压缩筛层范围宪内的地疏基分层等，计算乌每一分差层的压拿缩量，钳然后累祖加得总机沉降量已。由e-琴p或e-差lg六p曲线求僚得e-剂p曲线法e-l弦gp曲线法45分层总水和法的两步骤：1.根据胖建筑逢物基织础的类形状齿，选姻择沉团降计筋算点陷的位渣置求垒出基底压催力和基横底附加俗压力。2.将地渴基分嫂层。原则盛：1）不北同土层锹的分界社面与地透下水位企面为天茶然层面2）侮每层西厚度hi≤0.4b3.计算地瞒基中土子的自重身应力分布4.计算地丈基中竖向附诱加应力分布5.绘制使基础户中心鼠点下蜘地基验中自皮重应滨力和秒附加唤应力分布曲扎线6.按算术妥平均求鼓各分层平均自拔重应力矛和平均位附加应寻力467.确定逢基础吗沉降梅计算梢深度一般华土取附按加应绞力与需自重痛应力盯的比软值为20周％处，即σz=0.辜2σc处的姻深度告作为秃沉降刚计算准深度俊的下辅限8.计算各忘分层沉世降量根据玩自重漫应力摇、附艺加应标力曲奥线、e-p压缩曲照线计算钢任一分休层沉降誉量对于过软土，应抗该取σz=0.刑1σc处，侦若沉侧降深胀度范荣围内陪存在哀基岩铁时，嚼计算躬至基灵岩表贞面为椅止9.计算愚基础隆最终粒沉降勇量d地基沉降计算深度σc线σz线47【例并1】某厂瘦房柱申下单绍独方慨形基右础，凤已知兔基础亦底面留积尺丽寸为4m×4袭m，埋深d＝1.即0m，地基为厨粉质粘雪土，地去下水位变距天然迹地面3.团4m。上部赔荷重幅传至锈基础叼顶面F＝144家0kN,土的天播然重度＝16.膝0kN翁/m³,饱和贼重度sa走t＝1掩7.佩2k隔N/释m³，有关第计算沾资料自如下霞图。跨试分劲别用龄分层博总和方法和给规范销法计欧算基择础最挑终沉如降（探已知fk=94诱kP蒙a）2.4md=1mb=4mF=1440kN501002003000.900.920.940.96eσ48【解答糕】A.分层帅总和铲法计毅算1.加计算扭分层规厚度每层蜡厚度hi＜0.销4b=1.6却m，地下水娃位以上糊分两层由，各1.抚2m，地下絮水位顶以下环按1.6m分层2.采计算球地基史土的醋自重惑应力自重应波力从天丈然地面胁起算，z的取值令从基底局面起算z(m)σc(kPa)01.22.44.05.67.21635.254.465.977.489.03.虑计算裳基底员压力4.计打算基底披附加压从力2.4md=1mF=1440kNb=4m自重仅应力弃曲线附加应体力曲线495.计昂算基础喷中点下院地基中恩附加应料力用角贫点法此计算爷，过随基底税中点窑将荷栽载面乌四等巩分，咽计算刑边长l=b=2m，σz=4Kcp0,Kc由表确家定z(m)z/bKcσz(kPa)σc(kPa)σz

/σczn

(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.60.25000.22290.15160.08400.05020.032694.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.00.240.147.26.闻确定偶沉降档计算劲深度zn根据σz=0独.2σc的确谱定原妥则，庭由计讨算结笋果，乔取zn=7.拢2m7.煮最终扰沉降蔑计算根据e-σ曲线，计桌算各皇层的雷沉降迟量50z(m)σz(kPa)01.22.44.05.67.294.083.857.031.618.912.31635.254.465.977.489.0σc(kPa)h(m)1.21.21.61.61.6σc(kPa)25.644.860.271.783.2σz(kPa)88.970.444.325.315.6σz+σc(kPa)114.5115.2104.597.098.8e10.9700.9600.9540.9480.944e20.9370.9360.9400.9420.940e1i-e2i1+e1i0.01680.01220.00720.00310.0021si(mm)20.214.611.55.03.4按分层隐总和法妨求得基舒础最终严沉降量富为s=Σsi=54医.7姓mm51三、剥《规秃范》大法由《建抄筑地基湿基础设扒计规范获》（GB5让000堡7－2竹002昏）提出分层总主和法的依另一种迅形式。坐沿用分方层总和眼法的假区设，并洗引入平均林附加胁应力狼系数和地沃基沉降计比算经验刘系数ys基底恐某点淡下至损任意至深度z范围保内的所附加敲应力撞(分声布图怕)面嘴积A与基底蹄附加应麦力和地功基深度何的乘积p0z的比驱值.52均质腐地基世土，在侧限彩条件下洋，压缩萍模量Es不随耻深度即而变袜，从望基底捎至深针度z的压缩撇量为附加应有力面积深度z范围划内的业附加括应力距面积附加应僚力通式σz=Kp0代入引入择平均功附加药应力挨系数因此针附加嫩应力格面积昆表示叙为因此53利用弊附加汇应力允面积A的等熔代值战计算线地基未任意依深度铺范围介内的域沉降僻量，摘因此俩第i层沉臂降量座为地基最傻终沉降埋量：zi-1地基沉降计算深度znzi△zzi-1534612b12345612aip0ai-1p0p0p0第n层第i层ziAiAi-1541）地基拴沉降计瓜算深度zn应该你满足知的条故件当确肤定沉艇降计梦算深撤度下鸽有软需弱土剖层时迫，尚舱应向文下继膨续计乖算，疾直至疏软弱沃土层岭中所驳取规锈定厚显度的召计算前沉降堡量也片满足骆上式互，若齐计算低深度隆范围壤内存陶在基禁岩，zn可取至截基岩表黄面为止当无相邻挪荷载影响投，基薯础宽勤度在1～30m范围内归，基础馅中点的卡地基沉弊降计算卧深度可硬以按简茧化公式恩计算2）计河算深诞度范围得内分勺层厚热度基础宽度(m)≤22<b≤44<b≤88<b≤1515<b≤30>30△z0.30.60.81.01.21.555为了提努高计算严精度，运地基沉号降量乘拳以一个逮沉降计助算经验脆系数ys，可以查支有关系位数表得汪到地基述最终甲沉降性量修丈正公漠式56例1娱《规范雾》法计城算过程1.σc、σz分布筹及p0计算歼值见长分层犹总和依法计结算过猜程2.确定支沉降凯计算抽深度zn=b(2她.5命－0滩.4lnb)=宅7.铺8m3.确定驴各层Esi4.根据计姜算尺寸湿，查表等得到平祥均附加敞应力系摆数575.甘列表岩计算洋各层吨沉降柴量△siz(m)01.22.44.05.67.200.61.22.02.83.6152925771615381617429e20.9370.9360.9400.9420.94054.77.8l/bz/b3.9aaz(m)0.25000.24230.21490.17460.14330.12050.113600.29080.51580.69840.80250.867608861aizi-

ai-1zi-1(m)0.29080.22500.18260.10410.06510.0185Esi(kPa)7448△s(mm)20.714.711.24.83.30.9s(mm)55.6根据计则算表所石示△z=0.伴6m,△sn=0.9赢mm＜0池.0伤25Σsi=1暗.3欲9m点m满足泽规范释要求6.沉瞎降修正崖系数js根据Es=6.0MPa，fk=p0，查表得到ys

=1.17.基搞础最终户沉降量s=yss=6朗1.酿2m本m58地基沉滋降计算逝中的有屡关问题1.分傲层总和话法在计章算中假剖定不符启合实际轰情况假定地简基无侧羞向变形